Solucionadores de campo diferencial
Os solucionadores de campo diferencial trabalham resolvendo as equações de Maxwell usando métodos de diferenças finitas. Estes métodos discretizam o espaço numa grelha retilínea, onde os campos eléctrico e magnético são calculados em cada ponto. Esta abordagem é adequada para analisar efeitos de alta frequência e transições nítidas num projeto, tais como traços de sinal numa placa de circuito impresso ou interligações num chip. A precisão de um solucionador diferencial depende do tamanho das células da grelha utilizadas para discretizar o espaço - células mais pequenas levam a resultados mais precisos mas requerem mais recursos computacionais.
Métodos de diferença finita (FD) e elementos finitos (FEM)
A forma diferencial do campo vem em dois sabores distintos: métodos de diferença finita (FD) e elementos finitos (FEM). O método das diferenças finitas oferece excelentes propriedades de convergência. Com o ajuste adequado da resolução da grelha e esquemas numéricos, os projetistas podem obter soluções altamente precisas para equações de campo com o mínimo esforço computacional. Isso faz com que seja uma escolha atraente para aplicações de tempo crítico no projeto de circuitos integrados onde os tempos de resposta rápidos são essenciais.
Solucionadores de campo integrais
Por outro lado, os solucionadores de campo integrais utilizam técnicas de integração numérica para resolver as equações de Maxwell sobre superfícies ou volumes num projeto. Os solucionadores integrais dependem da discretização de fontes de campo eletromagnético, como a densidade de carga superficial para resolver a capacitância. Os algoritmos comuns incluem o método dos elementos de fronteira (BEM) e o método dos momentos (MoM).
Solucionadores flutuantes de caminhada aleatória (FRW)
O algoritmo Floating Random Walk (FRW) também é normalmente agrupado com solucionadores de campo, mas não são oficialmente um solucionador de campo, uma vez que não resolvem campos em geral. Ao contrário dos solucionadores de campo tradicionais que usam métodos determinísticos para resolver equações, o algoritmo FRW introduz um elemento estocástico incorporando caminhadas aleatórias na simulação. Esta aleatoriedade permite uma representação mais realista do movimento das partículas em ambientes complexos. Uma das principais desvantagens do FRW é a natureza demorada do algoritmo. Requer um grande número de iterações para obter resultados precisos, o que pode aumentar significativamente o tempo de simulação.
Da esquerda para a direita: Representações de solucionadores de campo diferencial, solucionadores de campo integrais e caminhada aleatória flutuante. Com solucionadores de campo diferencial (Método de Diferenças Finitas FDM e Método de Elementos Finitos FEM), o chip é representado com uma grade retilínea. Com solucionadores de campo integrais (Método dos Elementos de Fronteira BEM e Método dos Momentos MoM), apenas o limite é discretizado. Com o passeio aleatório flutuante, que não é oficialmente um solucionador de campo, uma vez que não resolve campos, são simulados caminhos aleatórios de partículas entre dois condutores.
